An efficient hydrogen production process using solar thermo-electrochemical water-splitting cycle and its techno-economic analyses and multi-objective optimization

工艺工程 火用 布莱顿循环 朗肯循环 可用能 制氢 按来源划分的电力成本 多目标优化 集中太阳能 光伏系统 有机朗肯循环 分解水 热效率 环境科学 太阳能 发电 工程类 机械工程 化学 余热 热力学 数学 功率(物理) 热交换器 电气工程 数学优化 燃烧 物理 有机化学 催化作用 生物化学 光催化
作者
Shengan Zhang,Kaiyu Li,Pengfei Zhu,Min Dai,Guilian Liu
出处
期刊:Energy Conversion and Management [Elsevier]
卷期号:266: 115859-115859 被引量:32
标识
DOI:10.1016/j.enconman.2022.115859
摘要

A conceptual solar thermo-electrochemical water-splitting system is developed for producing green hydrogen and electricity. The system consists of a solar power tower and thermal energy storage subsystem, a four-step Cu-Cl thermo-electrochemical water-splitting cycle, supercritical CO2 Brayton cycle, and waste heat recovery unit with an organic Rankine cycle. The system is simulated in Aspen Plus with the mathematical models of the heliostat fields and electrolyzer written in the Fortran language and embedded. The performance of the proposed system is evaluated and optimized based on energy, exergy, techno-economic analysis, and sustainability assessment. The tradeoff between maximum exergy efficiency, minimum total annual cost (TAC), and minimum levelized cost of hydrogen (LCOH) is conducted by multi-objective optimization, which is implemented based on the non-dominated sorting genetic algorithm-II and the interaction between Aspen Plus and MATLAB software. The Pareto solutions indicate that the optimal exergy efficiency, TAC, and LCOH are 48.72 %, 50.96 M$/year, and 1.28 $/kg, respectively, and the LCOH is 36 % lower than that reported in the literature.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
英吉利25发布了新的文献求助10
1秒前
小科完成签到,获得积分10
1秒前
敬老院N号发布了新的文献求助10
1秒前
上官若男应助Toma采纳,获得10
1秒前
1秒前
cy发布了新的文献求助30
1秒前
PAUL完成签到,获得积分10
1秒前
玉鱼儿发布了新的文献求助10
2秒前
彪壮的吐司完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI2S应助123采纳,获得80
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
zz发布了新的文献求助30
3秒前
Dre4m_Z完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
饶天源发布了新的文献求助10
4秒前
sy发布了新的文献求助10
4秒前
王乾宇发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI6.1应助ww采纳,获得10
4秒前
OvO发布了新的文献求助10
5秒前
沉静的诗桃完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
自然秋双发布了新的文献求助10
5秒前
Akiyuki完成签到,获得积分10
5秒前
愤怒的似狮完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
dere完成签到,获得积分10
6秒前
小龙发布了新的文献求助10
6秒前
xxg完成签到,获得积分10
7秒前
小匡完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
7秒前
嘉嘉完成签到 ,获得积分10
7秒前
one发布了新的文献求助10
7秒前
猷鲛发布了新的文献求助10
8秒前
ruogu7发布了新的文献求助10
9秒前
敬老院N号发布了新的文献求助10
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Rare earth elements and their applications 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5768619
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5576280
关于积分的说明 15419148
捐赠科研通 4902454
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2637767
邀请新用户注册赠送积分活动 1585694
关于科研通互助平台的介绍 1540805